(57)【要約】【課題】カーボンナノ材料と金属合金材料との間の濡れ性を改善することができる技術を提供することを課題とする。【解決手段】所定量のＳｉを含有する金属合金材料１２を、半溶融状態にしてＳｉ又はＳｉ化合物を晶出させる工程（ａ）と、Ｓｉ化合物１４が晶出している状態の金属合金材料１３にカーボンナノ材料１５を混練する工程（ｂ）とからなることを特徴とする。【効果】Ｓｉ化合物もカーボンナノ材料の濡れ性を高める役割を果たす。カーボンナノ材料と金属合金材料との間の濡れ性を改善することができる。そして、所定量のＳｉを含有する金属合金材料を出発材料とするため、少ない工程で複合金属材料を製造することができる。【選択図】図１
2007204813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量のＳｉを含有する金属合金材料を、半溶融状態にしてＳｉ又はＳｉ化合物を晶出させる工程と、Ｓｉ又はＳｉ化合物が晶出している状態の金属合金材料にカーボンナノ材料を混練する工程とからなることを特徴とする複合金属材料の製造方法。
【請求項２】
金属合金材料とＳｉ材料とを混ぜて完全溶融状態にする工程と、得られた溶湯を半溶融温度域まで冷却し、半溶融状態にしてＳｉ又はＳｉ化合物を晶出させる工程と、Ｓｉ又はＳｉ化合物が晶出している状態の金属合金材料にカーボンナノ材料を混練する工程とからなることを特徴とする複合金属材料の製造方法。
【請求項３】
金属合金材料を半溶融状態にする工程と、半溶融状態の金属合金材料にカーボンナノ材料を混練する工程と、得られた混練材料にＳｉ材料を添加してＳｉ又はＳｉ化合物を晶出させる工程と、Ｓｉ又はＳｉ化合物が晶出している状態で撹拌する工程とからなることを特徴とする複合金属材料の製造方法。
【請求項４】
前記金属合金材料は、Ｍｇ合金材料であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の複合金属材料の製造方法。
【請求項５】
前記金属合金材料は、Ａｌ合金材料であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の複合金属材料の製造方法。
【請求項６】
前記Ａｌ合金材料は、Ｐ（燐）を含むことを特徴とする請求項５記載の複合金属材料の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法で製造した複合金属材料を、直接金属成形機に供給し、半溶融状態で金型のキャビティにより成形することを特徴とする複合金属成形品の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法で製造した複合金属材料を、冷却して固体の複合金属材料を得る工程と、この固体の複合金属材料を金属成形機に供給し、半溶融状態まで加熱して金型のキャビティにより成形する工程とからなることを特徴とする複合金属成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカーボンナノ材料を金属合金材料に混練して得る複合金属材料の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
単層カーボンナノチューブ、複層カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレンなどのナノサイズの炭素材料（以下、カーボンナノ材料という）を、金属合金材料に混練することで複合金属材料が得られる。複合金属材料であれば、単なる金属合金材料よりも機械的特性や熱的特性を高めることができると言われている。
【０００３】
しかし、カーボンナノ材料は金属合金材料との濡れ性が悪いため、カーボンナノ材料を単純に金属合金材料を混練しても、両材料が分離する。そのため、所望の機械的特性や熱的特性を有する複合金属材料が得られない。
その対策技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１３６３６３公報（請求項１）
【０００４】
特許文献１の請求項１に「溶融した低融点金属材料を液相と固相とが共存してチクソトロピー性状を有する半溶融状態に冷却し、その状態で低融点金属材料とカーボンナノ材とを混練して複合材料となし、その複合材料を加熱手段を備えた金属成形機によりチクソトロピー性状を保持して金型に射出充填し、該金型により複合金属部品に成形してなることを特徴とするカーボンナノ材と低融点金属材料との複合成形方法。」の記載がある。
【０００５】
すなわち、固液共存状態の金属合金材料にカーボンナノ材を混練するため、カーボンナノ材の移動が制限され、カーボンナノ材が浮き上がったり沈殿する心配は無く、分散性の改善を図ることができる。
【０００６】
しかし、カーボンナノ材料に金属合金材料が密着している訳ではなく、繰り返し荷重が加わるなどすると、金属合金材料とカーボンナノ材との間に隙間が発生する可能性があり、複合金属材料は機械的特性や熱的特性が低下する虞がある。
この対策としては、濡れ性の改善が望まれる。濡れ性が良好であればカーボンナノ材料に金属合金材料を密着させることができるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、カーボンナノ材料と金属合金材料との間の濡れ性を改善することができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る複合金属材料の製造方法は、所定量のＳｉを含有する金属合金材料を、半溶融状態にしてＳｉ又はＳｉ化合物を晶出させる工程と、Ｓｉ又はＳｉ化合物が晶出している状態の金属合金材料にカーボンナノ材料を混練する工程とからなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る複合金属材料の製造方法は、金属合金材料とＳｉ材料とを混ぜて完全溶融状態にする工程と、得られた溶湯を半溶融温度域まで冷却し、半溶融状態にしてＳｉ又はＳｉ化合物を晶出させる工程と、Ｓｉ又はＳｉ化合物が晶出している状態の金属合金材料にカーボンナノ材料を混練する工程とからなることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る複合金属材料の製造方法は、金属合金材料を半溶融状態にする工程と、半溶融状態の金属合金材料にカーボンナノ材料を混練する工程と、得られた混練材料にＳｉ材料を添加してＳｉ又はＳｉ化合物を晶出させる工程と、Ｓｉ又はＳｉ化合物が晶出している状態で撹拌する工程とからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る複合金属材料の製造方法では、金属合金材料は、Ｍｇ合金材料であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る複合金属材料の製造方法では、金属合金材料は、Ａｌ合金材料であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る複合金属材料の製造方法では、Ａｌ合金材料は、Ｐ（燐）を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る複合金属成形品の製造方法は、請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法で製造した複合金属材料を、直接金属成形機に供給し、半溶融状態で金型のキャビティにより成形することを特徴とする。
【００１５】
請求項８に係る複合金属成形品の製造方法は、請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法で製造した複合金属材料を、冷却して固体の複合金属材料を得る工程と、この固体の複合金属材料を金属成形機に供給し、半溶融状態まで加熱して金型のキャビティにより成形する工程とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明では、Ｓｉ又はＳｉ化合物が晶出している状態の金属合金材料にカーボンナノ材料を混練する。Ｓｉはカーボンナノ材料と複合化し、炭化物が生成し、この炭化物がカーボンナノ材料の濡れ性を高める役割を果たす。Ｓｉ化合物もカーボンナノ材料の濡れ性を高める役割を果たす。
本発明によれば、カーボンナノ材料と金属合金材料との間の濡れ性を改善することができる技術を提供することができる。
【００１７】
そして、請求項１では、所定量のＳｉを含有する金属合金材料を出発材料とするため、少ない工程で複合金属材料を製造することができる。
【００１８】
請求項２に係る発明でも、Ｓｉ又はＳｉ化合物が晶出している状態の金属合金材料にカーボンナノ材料を混練する。Ｓｉはカーボンナノ材料と複合化し、炭化物が生成し、この炭化物がカーボンナノ材料の濡れ性を高める役割を果たす。Ｓｉ化合物もカーボンナノ材料の濡れ性を高める役割を果たす。
本発明によれば、カーボンナノ材料と金属合金材料との間の濡れ性を改善することができる技術を提供することができる。
【００１９】
そして、請求項２では、金属合金材料とＳｉ材料を出発材料とするため、Ｓｉの添加割合を任意に調節することができ、各種の複合金属材料を容易に製造することができる。
【００２０】
請求項３に係る発明では、半溶融状態の金属合金材料にカーボンナノ材料を混練し、この混練材料にＳｉ材料を添加してＳｉ又はＳｉ化合物を晶出させて撹拌する。Ｓｉはカーボンナノ材料と複合化し、炭化物が生成し、この炭化物がカーボンナノ材料の濡れ性を高める役割を果たす。Ｓｉ化合物もカーボンナノ材料の濡れ性を高める役割を果たす。
本発明によれば、カーボンナノ材料と金属合金材料との間の濡れ性を改善することができる技術を提供することができる。
【００２１】
そして、請求項３では、Ｓｉ又はＳｉ化合物を晶出させる前に、金属合金材料にカーボンナノ材料を分散させる。この分散させたカーボンナノ材料にＳｉ又はＳｉ化合物を接触させるため、複合金属合金材料の均質化を促すことができる。
【００２２】
請求項４に係る発明では、金属合金材料はＭｇ合金材料である。Ｍｇ合金材料はＳｉと反応して金属間化合物を生成する。この金属間化合物が濡れ性を高める役割を果たす。この結果、ダイカストや鋳造に好適な複合金属材料を提供することができる。
【００２３】
請求項５に係る発明では、金属合金材料はＡｌ合金材料である。Ａｌ合金材料はＳｉを晶出し、晶出したＳｉとカーボンナノ材料とが反応して炭化物を生成する。この炭化物が濡れ性を高める役割を果たす。この結果、ダイカストや鋳造に好適な複合金属材料を提供することができる。
【００２４】
請求項６に係る発明では、Ａｌ合金材料はＰ（燐）を含むことを特徴とする。半溶融状態ではＡｌ中に大きな粒径のＳｉ（初晶Ｓｉ）が晶出し、材料が脆くなる。この点、ＰはＳｉを微細化する作用を発揮する。この結果、材料の機械的特性を改善することができる。
【００２５】
請求項７に係る発明では、濡れ性の高い複合金属材料を用いて、複合金属成形品を製造する。得られる複合金属成形品の機械的特性や熱的特性を高めることができる。
そして、本発明は、複合金属材料を直接金属成形機に供給するため、生産効率が高まり、生産性を高めることができ、特に多量生産に好適である。
【００２６】
請求項８に係る発明でも、濡れ性の高い複合金属材料を用いて、複合金属成形品を製造する。得られる複合金属成形品の機械的特性や熱的特性を高めることができる。
そして、本発明は、複合金属材料を固体の形態で保存し、必要なときに固体の複合金属材料を金属成形機に供給するため、生産の自由度が高まり、特に少量生産に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１はＳｉを含有するＭｇ合金を出発材料とする複合金属材料の製造フロー図である。
（ａ）において、坩堝１１に、所定量（半溶融温度に保つと固液共存状態にすることができる量）のＳｉを含有する金属合金材料としてのＭｇ−Ｓｉ合金インゴット１２を投入し、半溶融温度まで加熱する。半溶融温度でのＭｇ−Ｓｉ合金の状態を次図で説明する。
【００２８】
図２はＭｇ−Ｓｉ合金の状態図であり、横軸はＳｉとＭｇ（その他の添加物を含む。）の質量％を示し、縦軸は温度を示す。横軸に示すＳｉとＭｇ（その他の添加物を含む。）の合計は１００％になる。
図中、点Ａは、Ｓｉが１．３４質量％、温度が６３７．６℃の共晶点である。点Ｂは、Ｓｉが３７質量％、温度が１０８５℃の点、点ＣはＳｉが３７質量％、温度が６３７．６℃の点である。点Ａと点Ｂとを結ぶ曲線は液相線、点Ａと点Ｃとを結ぶ直線は固相線である。
【００２９】
点Ａ、点Ｂ及び点Ｃで囲った略三角形の領域は、固液共存領域であり、この領域が半溶融状態に相当する。すなわち、半溶融状態では、（液相＋Ｍｇ２Ｓｉ）のような、固相と液相の共存状態になる。Ｍｇ２ＳｉはＭｇとＳｉとが結合した金属間化合物である。
Ｓｉを１．３４〜３７質量％の範囲に設定し、温度を６３７．６℃以上にすることで、金属間化合物を生成させることができる。
【００３０】
ただし、Ｓｉの添加割合を増加すると、材料が脆くなる。そこで、Ｓｉは２０質量％に止めることが望まれる。すなわち、ハッチングを施した領域に入るように、成分及び温度を制御することが望ましい。
【００３１】
図１に戻って、（ａ）における半溶融状態の金属合金材料１３中に、金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４が晶出する。
（ｂ）において、半溶融状態の金属合金材料１３にカーボンナノ材料１５を投入し、撹拌機１６で混練する。すると、カーボンナノ材料１５とＳｉとが反応して炭化物（ＳｉＣ）を生成する。この炭化物（ＳｉＣ）が金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４に付着する。
【００３２】
（ｃ）は十分に混練した混練物（複合金属材料）Ｍｍの模式図であり、金属合金材料（Ｍｇ）１７に金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４が良く付着し、この金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４に炭化物（ＳｉＣ）２５が良く付着し、この炭化物（ＳｉＣ）２５にカーボンナノ材料１５が良く付着していることを示す。
金属合金材料（Ｍｇ）１７とカーボンナノ材料１５との間の濡れ性が悪いので、金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４並びに炭化物（ＳｉＣ）が仲介物としての役割を果たす。
この結果、見かけ上、金属合金材料（Ｍｇ）１７とカーボンナノ材料１５との間の濡れ性が良くなったことになる。
【００３３】
以上に述べた（ａ）〜（ｃ）を、便宜的に、Ａ−１工程群と呼ぶ。
このＡ−１工程群によれば、所定量のＳｉを含有する金属合金材料を出発材料とするため、少ない工程で、複合金属材料（混練物）Ｍｍを製造することができる。
【００３４】
次に、ＭｇをＡｌに置き換えた例の説明を行う。
図３はＳｉを含有するＡｌ合金を出発材料とする複合金属材料の製造フロー図である。
（ａ）において、坩堝１１に、所定量のＳｉを含有する金属合金材料としてのＡｌ−Ｓｉ合金インゴット２１を投入し、半溶融温度まで加熱する。半溶融温度でのＡｌ−Ｓｉ合金の状態を次図で説明する。
【００３５】
図４はＡｌ−Ｓｉ合金の状態図であり、横軸はＳｉとＡｌ（その他の添加物を含む。）の質量％を示し、縦軸は温度を示す。横軸に示すＳｉとＡｌ（その他の添加物を含む。）との合計は１００％になる。
図中、点Ｄは、Ｓｉが１２．６質量％、温度が５７７℃の共晶点である。点Ｅは、Ｓｉが５０質量％、温度が約１０４０℃の点、点ＦはＳｉが５０質量％、温度が５７７℃の点である。点Ｄと点Ｅとを結ぶ曲線は液相線、点Ｄと点Ｆとを結ぶ直線は固相線である。
【００３６】
点Ｄ、点Ｅ及び点Ｆで囲った略三角形の領域は、固液共存領域であり、この領域が半溶融状態に相当する。すなわち、Ｓｉを１２．６質量％以上に設定し、温度を５７７℃以上にすることで固液共存の状態にすることができる。
【００３７】
ただし、Ｓｉの添加割合を増加すると、融点が上昇する。Ａｌ合金の場合、融点が７５０℃以上になると酸化が激しくなり、好ましくない。そこで、融点を７５０℃に抑える必要性から、Ｓｉは２５質量％に止めることが望まれる。すなわち、ハッチングを施した領域に入るように、成分及び温度を制御することが望ましい。
【００３８】
図３に戻って、（ａ）における半溶融状態の金属合金材料２２中に、Ｓｉ２３が晶出する。
（ｂ）において、半溶融状態の金属合金材料２２にカーボンナノ材料１５を投入し、撹拌機１６で混練する。すると、Ｓｉ２３がカーボンナノ材料１５と反応して炭化物（ＳｉＣ）を生成する。
【００３９】
（ｃ）は十分に混練した混練物（複合金属材料）Ｍｍの模式図であり、金属合金材料（Ａｌ）２４にＳｉ２３が良く付着し、このＳｉ２３に炭化物（ＳｉＣ）２５が良く付着し、この炭化物（ＳｉＣ）２５にカーボンナノ材料１５が良く付着していることを示す。
金属合金材料（Ａｌ）２４とカーボンナノ材料１５との間の濡れ性が悪いので、Ｓｉ２３並びに炭化物（ＳｉＣ）２５が仲介物としての役割を果たす。
この結果、見かけ上、金属合金材料（Ａｌ）２４とカーボンナノ材料１５との間の濡れ性が良くなったことになる。
【００４０】
以上に述べた（ａ）〜（ｃ）を、便宜的に、Ａ−２工程群と呼ぶ。
このＡ−２工程群によれば、所定量のＳｉを含有する金属合金材料を出発材料とするため、少ない工程で複合金属材料を製造することができる。
【００４１】
図３での出発材料である、Ａｌ−Ｓｉ合金インゴット２１に関する改善技術を次に説明する。
図５はＡｌ−Ｓｉ合金に関する対比図である。
（ａ）はＰ（燐）を含まないＡｌ−Ｓｉ合金インゴットを出発材料とした比較例を示し、大きな初晶Ｓｉ１２３・・・（・・・は複数を示す。以下同じ）が出現したことを示す。大きな初晶Ｓｉ１２３・・・は材料を脆くし、複合金属材料の機械的特性を低下させる。
【００４２】
（ｂ）はＰ（燐）を含むＡｌ−Ｓｉ合金インゴットを出発材料とした実施例を示し、微細な初晶Ｓｉ２３・・・が出現したことを示す。微細な初晶Ｓｉ２３・・・は脆さを払拭し、複合金属材料の機械的特性を向上させる。
【００４３】
以上に述べた、Ａ−１工程群及びＡ−２工程群をまとめると次のように説明することができる。
第１の発明は、図１及び図３を参照すれば、所定量のＳｉを含有する金属合金材料１２、２１を、半溶融状態にしてＳｉ又はＳｉ化合物を晶出させる工程（ａ）と、Ｓｉ２３又はＳｉ化合物１４が晶出している状態の金属合金材料１３、２２にカーボンナノ材料１５を混練する工程（ｂ）とからなることを特徴とする。
【００４４】
次に別実施例を説明する。
図６は図１の別実施例図であり、Ｍｇ合金材料とＳｉ材料を出発材料とする複合金属材料の製造フロー図である。図１と重複する工程についても説明する。
（ａ）において、坩堝１１に、Ｍｇ合金インゴット２７とＳｉインゴット２８を投入し、溶融する。図２に示す液相線以上の温度に加熱することで、完全に溶融させることができる。完全に溶融させた溶湯２９を、図２の固液共存領域に入るまで、冷却する。
【００４５】
（ｂ）において、半溶融状態の金属合金材料１３中に、金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４が晶出する。
（ｃ）において、半溶融状態の金属合金材料１３にカーボンナノ材料１５を投入し、撹
拌機１６で混練する。すると、カーボンナノ材料１５とＳｉとが反応して炭化物（ＳｉＣ）を生成する。この炭化物（ＳｉＣ）が金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４に付着する。
【００４６】
（ｄ）は十分に混練した混練物（複合金属材料）Ｍｍの模式図であり、金属合金材料（Ｍｇ）１７に金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４が良く付着し、この金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４に炭化物（ＳｉＣ）２５が良く付着し、この炭化物（ＳｉＣ）２５にカーボンナノ材料１５が良く付着していることを示す。
金属合金材料（Ｍｇ）１７とカーボンナノ材料１５との間の濡れ性が悪いので、金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４並びに炭化物（ＳｉＣ）が仲介物としての役割を果たす。
この結果、見かけ上、金属合金材料（Ｍｇ）１７とカーボンナノ材料１５との間の濡れ性が良くなったことになる。
【００４７】
以上に述べた（ａ）〜（ｄ）を、便宜的に、Ａ−３工程群と呼ぶ。
このＡ−３工程群によれば、金属合金材料とＳｉ材料を出発材料とするため、Ｓｉの添加割合を任意に調節することができ、各種の複合金属材料を容易に製造することができる。
【００４８】
図７は図３の別実施例図であり、Ａｌ合金材料とＳｉ材料を出発材料とする複合金属材料の製造フロー図である。図３と重複する工程についても説明する。
（ａ）において、坩堝１１に、Ａｌ合金インゴット３１とＳｉインゴット２８を投入し、溶融する。図４に示す液相線以上の温度に加熱することで、完全に溶融させることができる。完全に溶融させた溶湯２９を、図４の固液共存領域に入るまで、冷却する。
【００４９】
（ｂ）において、半溶融状態の金属合金材料２２中に、Ｓｉ２３が晶出する。
（ｃ）において、半溶融状態の金属合金材料２２にカーボンナノ材料１５を投入し、撹拌機１６で混練する。すると、Ｓｉ２３がカーボンナノ材料１５と反応して炭化物（ＳｉＣ）を生成する。
【００５０】
（ｄ）は十分に混練した混練物（複合金属材料）Ｍｍの模式図であり、金属合金材料（Ａｌ）２４にＳｉ２３が良く付着し、このＳｉ２３に炭化物（ＳｉＣ）２５が良く付着し、この炭化物（ＳｉＣ）２５にカーボンナノ材料１５が良く付着していることを示す。
金属合金材料（Ａｌ）２４とカーボンナノ材料１５との間の濡れ性が悪いので、Ｓｉ２３並びに炭化物（ＳｉＣ）２５が仲介物としての役割を果たす。
この結果、見かけ上、金属合金材料（Ａｌ）２４とカーボンナノ材料１５との間の濡れ性が良くなったことになる。
【００５１】
以上に述べた（ａ）〜（ｄ）を、便宜的に、Ａ−４工程群と呼ぶ。
このＡ−４工程群によれば、金属合金材料とＳｉ材料を出発材料とするため、Ｓｉの添加割合を任意に調節することができ、各種の複合金属材料を容易に製造することができる。
【００５２】
以上に述べた、Ａ−３工程群及びＡ−４工程群をまとめると次のように説明することができる。
第２の発明は、図６及び図７を参照すれば、金属合金材料２７、３１とＳｉ材料２８とを混ぜて完全溶融状態にする工程（ａ）と、得られた溶湯を半溶融温度域まで冷却し、半溶融状態にしてＳｉ２３又はＳｉ化合物１４を晶出させる工程（ｂ）と、Ｓｉ又はＳｉ化合物が晶出している状態の金属合金材料１３、２２にカーボンナノ材料１５を混練する工程（ｃ）とからなることを特徴とする。
【００５３】
次に更なる別実施例を説明する。
図８は本発明に係る更なる別実施例図であり、Ｍｇ合金材料を出発材料とする複合金属材料の製造フロー図である。
（ａ）において、坩堝１１に、Ｍｇ合金インゴット２７を投入し、半溶融状態まで加熱する。
【００５４】
（ｂ）において、半溶融状態の金属合金材料３１にカーボンナノ材料１５を投入し、撹拌機１６で混練する。すると、カーボンナノ材料１５は金属合金材料３１の液相部分に分散する。
（ｃ）において、混練物３２にＳｉインゴット２８を投入して、金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４を晶出させる。
（ｄ）において、金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４を晶出している状態の混練物３２を撹拌機１６で十分に混練する。すると、カーボンナノ材料１５とＳｉとが反応して炭化物（ＳｉＣ）を生成する。この炭化物（ＳｉＣ）が金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４に付着する。
【００５５】
（ｅ）は十分に混練した混練物（複合金属材料）Ｍｍの模式図であり、金属合金材料（Ｍｇ）１７に金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４が良く付着し、この金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４に炭化物（ＳｉＣ）２５が良く付着し、この炭化物（ＳｉＣ）２５にカーボンナノ材料１５が良く付着していることを示す。
金属合金材料（Ｍｇ）１７とカーボンナノ材料１５との間の濡れ性が悪いので、金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）１４並びに炭化物（ＳｉＣ）が仲介物としての役割を果たす。
この結果、見かけ上、金属合金材料（Ｍｇ）１７とカーボンナノ材料１５との間の濡れ性が良くなったことになる。
【００５６】
以上に述べた（ａ）〜（ｅ）を、便宜的に、Ａ−５工程群と呼ぶ。
このＡ−５工程群によれば、Ｓｉ又はＳｉ化合物を晶出させる前に、金属合金材料にカーボンナノ材料を分散させる。この分散させたカーボンナノ材料にＳｉ又はＳｉ化合物を接触させるため、複合金属材料の均質化を促すことができる。
【００５７】
このＡ−５工程群は次のようにまとめることができる。
第３の発明は、図８を参照すれば、金属合金材料２７を半溶融状態にする工程（ａ）と、半溶融状態の金属合金材料３１にカーボンナノ材料１５を混練する工程（ｂ）と、得られた混練材料３２にＳｉ材料２８を添加してＳｉ又はＳｉ化合物を晶出させる工程（ｃ）と、Ｓｉ又はＳｉ化合物が晶出している状態で撹拌する工程（ｄ）とからなることを特徴とする。
【００５８】
以上のＡ−１工程群〜Ａ−５工程群のうちのいずれかで製造した混練物（複合金属材料）Ｍｍを用いた実施する射出成形法を次に説明する。
図９は本発明に係るダイレクト成形法の説明図であり、撹拌機１６を備えた坩堝１１で混練物（複合金属材料）Ｍｍを、半溶融温度に保つ。そして、ポンプ手段３４を用いて、混練物（複合金属材料）Ｍｍを金属成形機３５へ供給し、この金属成形機３５の射出作用で、半溶融状態の混練物（複合金属材料）Ｍｍを、金型３６のキャビティ３７へ供給する。
３８、３８は金型３６から取り出したカーボンナノ複合金属成形品である。
図９で説明した工程群を、Ｂ−１工程群と呼ぶ。
【００５９】
さらには、カーボンナノ複合金属成形品３８に、熱間圧延加工や熱間押出し加工を、施すことで、金属組織の微細化を行い、機械的特性や熱的特性を向上させることができる。
【００６０】
図１０は本発明に係るインダイレクト成形法の説明図である。
（ａ）において、撹拌機１６を備えた坩堝１１で混練物（複合金属材料）Ｍｍを、半溶融温度に保つ。
（ｂ）において、坩堝１１から取り出した半溶融状態の混練物（複合金属材料）Ｍｍを一旦、冷却して、固体の混練物３９にする。固体の混練物３９であれば、任意に保存、保管をすることができる。
【００６１】
（ｃ）において、固体の混練物３９を金属成形機３５へ供給する。金属成形機３５では固体の混練物３９を半溶融温度まで加熱する。そして、射出作用で、半溶融状態の混練物を、金型３６のキャビティ３７へ供給する。
（ｄ）は金型３６から取り出したカーボンナノ複合金属成形品３８、３８を示す。
図１０で説明した工程群を、Ｂ−２工程群と呼ぶ。
【００６２】
Ｂ−１工程群によるダイレクト成形法は生産能力が高く、低コストでカーボンナノ複合金属成形品を製造することができるが、材料換え等が難しいため、少品種多量生産に適している。
Ｂ−２工程群によるインダイレクト成形法は生産能力の点では落ちるが、生産の自由度は高く、多品種少量生産に好適である。
【００６３】
図１１は本発明に関する工程群の組合せ説明図であり、Ａ−１工程群（図１参照）、Ａ−２工程群（図３参照）、Ａ−３工程群（図６参照）Ａ−４工程群（図７参照）、Ａ−５工程群（図８参照）のうちの１つに、Ｂ−１工程群（図９参照）、Ｂ−２工程群（図１０参照）のうちの１つを組合せることで、カーボンナノ複合金属成形品３８を生産することができる。
【００６４】
尚、実施例で用いた坩堝は、加熱容器であればよく、格別に種類や形状を限定するものではない。
また、インゴットはチップ、ビレット、パウダーであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、カーボンナノ材料を金属合金材料に混練して得る複合金属材料の製造技術に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】Ｓｉを含有するＭｇ合金を出発材料とする複合金属材料の製造フロー図である。
【図２】Ｍｇ−Ｓｉ合金の状態図である。
【図３】Ｓｉを含有するＡｌ合金を出発材料とする複合金属材料の製造フロー図である。
【図４】Ａｌ−Ｓｉ合金の状態図である。
【図５】Ａｌ−Ｓｉ合金に関する対比図である。
【図６】Ｍｇ合金材料とＳｉ材料を出発材料とする複合金属材料の製造フロー図である。
【図７】Ａｌ合金材料とＳｉ材料を出発材料とする複合金属材料の製造フロー図である。
【図８】Ｍｇ合金材料を出発材料とする複合金属材料の製造フロー図である。
【図９】本発明に係るダイレクト成形法の説明図である。
【図１０】本発明に係るインダイレクト成形法の説明図である。
【図１１】本発明に関する工程群の組合せ説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１２…Ｓｉを含有する金属合金材料としてのＭｇ−Ｓｉ合金インゴット、１４…Ｓｉ化合物としての金属間化合物、２１…Ｓｉを含有する金属合金材料としてのＡｌ−Ｓｉ合金インゴット、２７…金属合金材料としてのＭｇ合金インゴット、２８…Ｓｉ材料としてのＳｉインゴット、３１…金属合金材料としてのＡｌ合金インゴット、３５…金属成形機、３６…金型、３７…キャビティ、３８…複合金属成形品（カーボンナノ複合金属成形品）、３９…固体の複合金属材料（固体の混練物）、Ｍｍ…複合金属材料（混練物）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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